транспортная система для перевозки грузов по непрофильным выработкам

Формула изобретения

ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ГРУЗОВ ПО НЕПРОФИЛЬНЫМ ВЫРАБОТКАМ, содержащая поддерживающие транспортное средство колесные пары, каждая из которых включает в себя рельсовое колесо и воздушно-шинное колесо, жестко закрепленные на одной оси, а также путь, включающий в себя рельсы и направляющие для воздушно-шинных колес, отличающаяся тем, что на внешних сторонах криволинейных участков пути высота направляющей для воздушно-шинного колеса меньше высоты рельса на величину, равную разности радиусов внешнего и внутреннего воздушно-шинных колес, причем зависимость между этими радиусами определяется из математического выражения



где r₁ - радиус внутреннего воздушного шинного колеса;

r₂ - радиус внешнего воздушно-шинного колеса;

R₁ - радиус поворота внутреннего воздушно-шинного колеса;

R₂ - радиус поворота внешнего воздушно-шинного колеса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному транспорту и может быть использовано для откатки грузов и людей по рельсовым путям в непрофильных выработках.

В отечественной горной промышленности для откатки грузов по рельсовым путям в основном применяются электровозы, реже дизелевозы, но они могут быть использованы только в непрофильных выработках с углом наклона до 2^о40", со множеством ограничений, а концевая доставка по рельсовому пути с помощью подъемов и лебедок работает от 10^о и выше, реже от 6^о и выше с комплексом мероприятий, таким образом, выработки с рельсовыми путями и углом наклона от 2^о40", до 10^о находятся в "мертвой зоне".

Известны ступенчатые средства доставки на рельсах и монорельсах в этом диапазоне, но они малопроизводительны, трудоемки в эксплуатации и требуют больших капитальных затрат на горноподготовительные работы и их установку.

Известны используемые в Великобритании аккумуляторные электровозы, колеса которых армированы резиновыми бандажами.

Замена колес на электровозах не вызывает затруднения, так как доступ к ним открыт.

Однако несмотря на то, что с целью уменьшения нагрузки на колеса, такие электровозы выполняют четырехосными, сцепной вес их весьма ограничен и не превышает 8 т. Удельное давление резинового бандажа в месте касания на головке рельса остается высоким, срок их службы не превышает 1,5-3 месяца. Из-за небольшого сцепного веса тяговое усилие электровоза ограничено.

Использование подобных транспортных средств на отечественных электровозах нецелесообразно, так как колеса закрыты рамой электровоза и для замены бандажей (срок их службы не более 3 месяцев) необходим их периодический демонтаж, что вызывает большие трудности и очень трудоемко, кроме того, сцепной вес, не превышающий 8 т, не удовлетворяет потребности производства.

Известна транспортная система, содержащая ободья с установленными на них шинами и снабженная клиновидным в поперечном сечении кольцевым элементом, установленным узкой частью на ободьях между шинами. Однако такое колесо не обеспечивает достаточного сцепления с почвой, а следовательно, перемещение состава повышенного сцепного веса по непрофильной выработке.

Известна колесно-рельсовая пара, содержащая рельс, колесо, установленное с радиальным зазором в кольцевом бандаже, имеющем реборды и опирающимся наружной поверхностью на головку рельса. Рельс выполнен с плоской опорной поверхностью, а бандаж имеет цилиндрическую или коническую наружную поверхность и установлен свободно относительно оси, причем оба колеса выполнены сферическими.

Однако такая конструкция колесно-рельсовой пары не выдерживает большой сцепной вес локомотива.

Известна транспортная система Парижского метрополитена из книги А.Г.Файна "Новые виды общественного транспорта за рубежом". Москва, 1963.

На ось металлического колеса вагона метрополитена жестко посажено пневмошинное колесо. Металлическое колесо периодически может касаться рельса или катиться по нему в случае выхода из строя пневматического колеса.

Пневматическое колесо является несущим и катится по своей бетонной направляющей. От схода с рельс и на поворотах монтируется боковая направляющая, поворачивающая состав (вагоны) синхронно с поворотом рельсового пути.

Но изобретение неприемлемо в условиях шахт по двум причинам. Металлическое колесо должно постоянно касаться рельса токопроводника. Кроме того, по выработкам шахт постоянно передвигаются люди, нередко в случае аварии с выключенным оcвещением. В выработках недопустимо иметь выступы боковые направляющие, которые могут стать причиной падения людей.

Сущность изобретения заключается в том, что в непрофильных выработках "с мертвыми зонами" предлагается использовать локомотивную откатку, для чего необходимо предпринять следующее: увеличить коэффициент трения колесно-рельсовой пары, снизить удельную нагрузку в месте их соприкосновения, обеспечить устойчивость поворота в закруглениях выработки.

Для осуществления указанных технических требований предлагается использование на локомотивах отечественного производства транспортной системы, состоящей из сдвоенного колеса и пары направляющих. Так сдвоенное колесо состоит из рельсового локомотивного колеса и воздушно-шинного высоконагруженного колеса, жестко соединенных между собой и насаженных на одну ось, причем обе колесные пары также жестко посажены на одну ось и, следовательно, имеют при движении одинаковую угловую скорость. Колесо выполнено с возможностью перемещения по двум направляющим: рельсу и уложенной с наружной стороны рельса направляющей для воздушно-шинных колес с высоким коэффициентом трения (бетон, ж/бетон и т.д.). Причем эти направляющие в местах закругления рельсового пути с целью увеличения радиуса воздушно-шинного колеса имеют высоту меньше высоты рельса в зависимости от радиуса закругления рельсового пути.

Таким образом, составляющая сдвоенного колеса выполняет следующие функции: локомотивное колесо служит направляющим и частично для удержания локомотива, осуществляя одновременный токосъем. Второе колесо воздушно-шинное высоконагруженное служит для увеличения коэффициента трения, для восприятия нагрузки локомотива, снижения удельной нагрузки в месте соприкосновения колеса с направляющей, обеспечения поворота локомотива на закруглениях рельсового пути. Поворот локомотива в местах закругления рельсового пути достигается за счет увеличения радиуса внешнего воздушно-шинного колеса с таким расчетом, что при одинаковой угловой скорости противоположных пар колес, жестко посаженных на одной и той же оси, достигалась линейная скорость, которая не допустила бы пробуксовку воздушно-шинных колес, имеющих значительно больший коэффициент трения по сравнению с металлическими колесами. Это достигается за счет уменьшения высоты направляющей воздушно-шинного колеса в местах закругления рельсового пути против высоты наружного рельса по формуле, полученной из математической пропорциональной зависимости

где R₁ радиус поворота внутреннего шинного колеса;

R₂ радиус поворота наружного шинного колеса;

r₁ радиус внутреннего шинного колеса;

r₂ радиус наружного шинного колеса.

Полученная разница r₂-r₁ и есть та величина, на которую необходимо понизить направляющую ниже головки наружного колеса на закруглениях рельсового пути.

Использование локомотивов в выработках с углами наклона до 10^оисключает необходимость проведения целого ряда горных работ.

На чертеже изображена транспортная система, разрез.

На ось 1 жестко насажено колесо 2 локомотива и воздушно-шинное колесо 3, состоящие из диска 4, ступицы 5, соединенных болтами 6. Ступица 5 крепится к оси 1 шпонкой 7 и прижата шайбой 8, закрепленной болтом 9. Позицией 10 обозначена рельсовая направляющая, позицией 11 направляющая воздушно-шинного колеса.

Изобретение используется следующим образом.

На ось колеса локомотива надевают воздушно-шинное колесо, жестко соединяют с локомотивным колесом. Эти колеса по сравнению с шинными колесами сельхоз- и автомашин, отличаются высоким давлением 8 атм и высокопрочным кордом.

На электровозе эти колеса являются ведущими, испытывая как линейное сопротивление, так и боковое, в зависимости от радиуса кривизны рельсового пути. По мере износа этих колес они демонтируются с той же легкостью, что и у автомобиля.

Направляющую шинно-воздушного колеса выполняют из железобетона, дерева или другого материала.